ہوا اور پانی کی صفائی کے لیے سرگرم کوئلہ

سرگرم کوئلہ کیسے کام کرتا ہے: سموش کا سائنس

ہوا اور پانی کی صفائی کے لیے سرگرم کوئلہ میں سموش کا سائنس

کاربن کو سکرین کرنے کے لیے ہوا اور پانی دونوں کو صاف کرنے کے لیے بہت اچھا کام کرتا ہے کیونکہ یہ ایڈسروبشن کہلاتی چیز کا استعمال کرتا ہے۔ یہ تب ہوتا ہے جب کاربن کی ساخت میں موجود چھوٹے سوراخوں میں بری چیزوں کے چپک جانے لگتے ہیں۔ اس بات کو الجھانا نہیں چاہیے کہ ایڈسروبشن سے جہاں چیزیں میٹیریل کے ذریے چلتی ہیں، کاربن کی سطح پر آلودگی کے ذرات چپکے رہتے ہیں۔ یہاں کاربن کی سطح کا رقبہ بہت زیادہ ہوتا ہے، کبھی کبھار ایک گرام کاربن کے لیے 1000 مربع میٹر سے زیادہ ہو سکتا ہے۔ اس کی وضاحت کے لیے، تقریباً 3 یا 4 گرام کاربن کا رقبہ ایک فٹ بال کے میدان کے برابر ہو سکتا ہے! اس وسیع سطح کے رقبے کی وجہ سے، کاربن VOCs، پانی کے علاج سے کلورین کے بچے ہوئے ذرات، اور ناپسندیدہ بو کو مؤثر طریقے سے پکڑ لیتا ہے۔

فزیسورپشن اور کیمیسورپشن: آلودگی کو ہٹانے کے طریقہ کار

آلودگی کے ذرات دو بنیادی طریقہ کار کے ذریعے چپکتے ہیں:

• فزیسورپشن : کمزور وان ڈیر والز قوتوں کے ذریعہ حرکت میں لایا گیا، یہ قابلِ تردید عمل غیر قطبی مالیکیولز جیسے بینزین یا میتھین کو کھینچتا ہے۔ یہ بو کنٹرول جیسی درخواستوں میں سب سے زیادہ ہوتا ہے۔
• کیمیائی سorption : قطبی مرکبات جیسے کلورین یا ہائیڈروجن سلفائیڈ کے ساتھ مضبوط کووالینٹ بانڈنگ میں شامل ہے۔ یہ غیر قابلِ تردید رد عمل کیمیائی طور پر آلودگی کو تبدیل کر دیتا ہے اور پانی کے علاج میں ڈس انفیکشن کے لیے ضروری ہے۔

فلٹریشن کی کارکردگی میں سوراخ کی ساخت اور سطحی رقبہ کا کردار

ایکٹی ویٹیڈ کاربن کی مؤثریت اس کی پر منحصر ہے سوراخ وضعداری , جو یہ طے کرتا ہے کہ آلودہ کنندگان کے کون سے اقسام وہ پکڑ سکتا ہے:

2023 کے ایک مواد کے تجزیہ سے پتہ چلا کہ ناریل کی بنیاد پر کاربن کے مقابلے میں کوئلے کی بنیاد پر کاربن میں مائیکروپورز کی مقدار 20 فیصد زیادہ ہوتی ہے، جو فضا کے فلٹروں میں گیس فیز کی ایڈسروبشن کو بڑھاتی ہے۔ تاہم، مائع نظام میں بہاؤ کی شرح کو برقرار رکھنے اور دباؤ کے تنزل کو کم کرنے کے لیے میکروپورز اہمیت کے حامل ہیں۔

اکٹی ویشن عمل اور مواد کے ذرائع: ناریل کا چولہ vs. کوئلے کی بنیاد پر کاربن

جب اسٹیم کے ذریعے فعال کیا جاتا ہے، ناریل کے چولے کا کاربن وہ چھوٹے سوراخ پیدا کرتا ہے جو آؤروں کی فلٹریشن کے لیے بہت اچھا کام کرتے ہیں۔ کوئلے پر مبنی کاربن عموماً مختلف راستہ اختیار کرتا ہے۔ زیادہ تر لوگ اس کا علاج فاسفیورک ایسڈ سے کرتے ہیں جس سے اس کے سوراخ بڑے ہو جاتے ہیں اور وہ مائع کو بہتر طریقے سے سنبھال سکتے ہیں۔ ناریل کے کاربن کو عموماً آئوڈین ٹیسٹ میں زیادہ اسکور حاصل ہوتا ہے، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ اس کی سطح کا رقبہ زیادہ دستیاب ہے، لیکن جب بڑے انڈسٹریل اسکربر سسٹمز میں چیزوں کی نمی آ جاتی ہے، تو کوئلے کا کاربن درحقیقت زیادہ مضبوطی سے کام کرتا ہے۔ صحیح مواد کا انتخاب درحقیقت یہ طے کرنے پر منحصر ہے کہ ہم کس قسم کے آلودہ کنندہ کے ساتھ کام کر رہے ہیں، چاہے وہ ہوا میں تیر رہے ہوں یا پانی میں ملے ہوئے ہوں، اور یہ کہ آپریشن کے دوران ماحول کی نمی کیسی رہتی ہے۔

صاف کرنے کے نظام کے لیے فعال کاربن کی اقسام اور شکلیں

گرینولر فعال کاربن (GAC) اور پاؤڈرڈ فعال کاربن (PAC) کا استعمال پانی کے علاج میں

شہروں اور صنعتوں کو پانی کی فراہمی کو صاف کرنے کے لیے گرینولیٹیڈ فعال کاربن (GAC) اور پاؤڈرڈ فعال کاربن (PAC) پر بہت زیادہ انحصار کیا جاتا ہے۔ گرینولیٹیڈ شکل میں عام طور پر ذرات 0.2 سے 5 ملی میٹر کے درمیان ہوتے ہیں، جس سے آلودگی کے ساتھ لمبے وقت تک رابطہ ہوتا ہے۔ اس سے GAC کو کلورین کے مالیکیولز، کیڑے مار دوائیں، اور فراری جسامتی مرکبات کو پکڑنے میں مدد ملتی ہے جب پانی علاج کے نظام میں لگاتار بہتا رہتا ہے۔ دوسری طرف، PAC 0.18 ملی میٹر سے چھوٹے ذرات میں آتا ہے، اس لیے یہ بیچ علاجوں کے دوران تیزی سے کام کرتا ہے جہاں آپریٹرز کو ویسٹ واٹر کے راستوں میں رہ جانے والی چیزوں جیسے رنگ اور دوائیوں کے نشانات سے نمٹنا ہوتا ہے۔ دونوں قسموں کا ذریعہ ناریل کے چولے یا کوئلے کے ذرائع ہو سکتے ہیں، البتہ بہت سے ماہرین کا یہ خیال ہے کہ ناریل سے بنی ہوئی GAC کارکردگی کے لحاظ سے بہتر ہوتی ہے کیونکہ اس کی مائیکرو سوراخوں کی ساخت زیادہ مؤثر طریقے سے ان جسامتی مرکبات کو پکڑتی ہے۔

کاربن بلاک فلٹرز: پوائنٹ-آف-یوز ایپلی کیشنز میں زبردست کارکردگی

کاربن بلاک فلٹرز گرینولیٹڈ ایکٹی ویٹیڈ کاربن کو ایک سالیڈ ٹکڑے میں دبانے کے ذریعے کام کرتے ہیں۔ یہ فیزیکل فلٹرنگ کے ذریعے بہت چھوٹے ذرات (1 مائیکرو میٹر سے کم) اور کیمیائی ایڈسربشن دونوں کو یک وقت پر فراہم کرتا ہے۔ کاربن کا سختی سے پیک کیا جانا اس بات کا باعث ہوتا ہے کہ پانی کو کاربن میٹیریل کے ساتھ رابطے میں 40% زیادہ وقت گذارنا پڑتا ہے جبکہ لوڈ گیک کے استعمال کے وقت ہوتا ہے۔ یہ اضافی رابطہ سیسہ، پارہ اور ان مشکل نئے آلودہ کنندہ جیسے کیمیکلز (PFAS) کو پکڑنے میں مدد کرتا ہے۔ گزشتہ سال کے مارکیٹ ریسرچ کے مطابق، زیادہ تر انڈر سنک فلٹریشن سسٹمز دراصل اس قسم کے فلٹر کا استعمال کرتے ہیں۔ تقریبا دو تہائی ان میں کاربن بلاکس پر انحصار کرتے ہیں کیونکہ وہ کم جگہ لیتے ہیں اور پھر بھی ٹیپ وان کے 60 سے زیادہ مختلف آلودگیوں کو ختم کرنے کی سخت ایس این ایف معیار کو پورا کرتے ہیں۔

ایکٹی ویٹیڈ کاربن فائبر (ای سی ایف) اور کیٹالیٹک کاربن ایڈوانسڈ ائیر فلٹریشن میں

چالو کاربن فائبر، یا مختصر ACF، اس کی عمدہ 3D متخلخل ساخت کی وجہ سے چیزوں کو سونگھنے کی رفتار عام دانہ دار فعال کاربن کے مقابلے تقریباً دوگنا تیز ہوتی ہے۔ یہی وجہ ہے کہ آج کل بہت سے HVAC نظاموں اور صنعتی ہوا کے صاف کرنے والے آلات میں اس کی طرف منتقلی ہو رہی ہے۔ تاہم جو چیز سب سے زیادہ نمایاں ہے وہ یہ ہے کہ ACF کو کس قدر لچک سے مختلف شکلوں میں ڈھالا جا سکتا ہے۔ ہم نے دیکھا ہے کہ یہ سانس لینے والے ماسکوں میں اور یہاں تک کہ خلا میں سفر کے دوران استعمال ہونے والے زندگی کی حمایت کرنے والے نظاموں میں بھی کرشمہ کر گیا ہے۔ تجربات سے پتہ چلا ہے کہ یہ ہوا سے تقریباً تمام فراری جسامتی مرکبات، تقریباً 99.7 فیصد تک، نکال سکتا ہے، حتیٰ کہ تب بھی جب ہوا 15 میٹر فی سیکنڈ کی رفتار جیسی بے قابو رفتار سے گزر رہی ہو۔ اس کے علاوہ ایک مُحرِّک کاربن بھی ہے جو اس بات کو ایک قدم آگے لے جاتا ہے۔ جب ان میں تانبہ یا لوہا جیسی دھاتوں کا اضافہ کیا جاتا ہے، تو یہ صرف خراب گیسوں کو پکڑنے کا کام نہیں کرتا بلکہ ان کو کیمیائی ردعمل کے ذریعے توڑ دیتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ نقصان دہ چیزوں جیسے ہائیڈروجن سلفائیڈ اور اوزون کو مستقل طور پر تباہ کر دیا جاتا ہے، بجائے اس کے کہ وہ صرف وہیں بیٹھے رہیں اور ماحول میں واپس جانے کا انتظار کریں۔

صحیح فارم کا انتخاب: درخواست کے مطابق GAC، PAC، بلاکس یا فائبرس

زیادہ بہاؤ والے مائع نظاموں کے لیے GAC، پوائنٹ-آف-یوز پینے کے پانی کے لیے کاربن بلاکس، اور تیزی سے ردعمل دینے والی ہوا کی فلٹریشن کے لیے ACF کا انتخاب کریں۔ پیچیدہ اخراج کے لیے، مزید ٹھوس گیسوں کے ٹوٹنے کو بڑھانے کے لیے کیٹالیٹک کاربن کو UV آکسیڈیشن کے ساتھ جوڑیں۔

دور کیے گئے آلودگی اور کارکردگی کی حدیں

پانی اور ہوا میں کلورین، VOCs، کیڑے مار دوائیں، اور بدبو کو مؤثر طریقے سے دور کرنا

چالو کوئلہ ان مسائل سے نمٹنے میں کافی حد تک کامیاب رہتا ہے اور ویسے 90 فیصد سے زیادہ جھنگوڑے والے عضوی مرکبات، کلورین کے بچے ہوئے ذرات، اور کیڑے مار ادویات کے اثرات کو ختم کر دیتا ہے جو کہ ایڈسورپشن کے عمل کے ذریعے ممکن ہوتا ہے۔ چالو کوئلہ کے بہت چھوٹے سوراخ کچھ تقریبا 85 سے 95 فیصد کامیابی کے ساتھ بینزین اور کلوروفارم جیسی چیزوں کو پکڑ لیتے ہیں جیسا کہ سرٹیفیڈ نظاموں پر کیے گئے ٹیسٹوں سے ظاہر ہوتا ہے۔ بدبو کو کنٹرول کرنے کے معاملے میں، یہ سلفر کے مرکبات کے خلاف بہت اچھا کام کرتا ہے جو سڑے ہوئے انڈوں کی بدبو اور دیگر بوسیدہ گندگی کا سبب بنتے ہیں، کیونکہ یہ ذرات کو تقریبا آدھے مائیکرون کے حجم تک پکڑ لیتا ہے۔ اس کی وجہ سے چالو کوئلہ نہ صرف پانی کو صاف کرنے کے لیے بہت مفید ہے بلکہ ان جگہوں پر لوگوں کے رہنے کے مقامات میں ہوا کی کوالٹی کو بہتر بنانے کے لیے بھی بہت کارآمد ہے جہاں لوگ وقت گزارتے ہیں۔

صنعتی آلودگی اور دوائیوں کے بچے ہوئے اجزاء کے خلاف کارکردگی

ایکٹی ویٹڈ کاربن فلٹرز لیڈ اور پارہ جیسے بھاری دھاتوں کے تقریبا 60 سے 80 فیصد کو فزیسرپشن کے عمل کے ذریعے نکال سکتے ہیں۔ لیکن جب دوائیوں کی بات آتی ہے، تو چیزیں تھوڑی پیچیدہ ہو جاتی ہیں۔ اینٹی ڈپریسینٹس کی طرح غیر قطبی دوائیں جو ہم عام طور پر سوچتے ہیں، کاربن کی سطحوں پر اچھی طرح چپک جاتی ہیں جن کی شرح نکالنے کے لگ بھگ 70 سے 85 فیصد ہوتی ہے۔ تاہم، ان پانی کو پسند کرنے والے مرکبات جیسے میٹ فارمین باآسانی نہیں جڑتے اور اکثر خصوصی علاج یا مختلف کاربن مواد کے مجموعے کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ وہ مؤثر طریقے سے کام کریں۔ صنعتی محلل جن میں ٹرائی کلورو ایتھی لین جیسی چیزوں کو خاص طور پر نکالنے میں کاربن حیرت انگیز کام کرتا ہے، خاص طور پر جب پانی سسٹم سے 1.5 گیلن فی منٹ سے کم کی رفتار سے گزرتا ہے۔

ایکٹی ویٹڈ کاربن کیا نہیں نکالتا: بیکٹیریا، نائٹریٹس، فلورائیڈ، اور محلول معدنیات

کلیدی پابندیاں شامل ہیں:

• حیاتیاتی آلودگی : بیکٹیریا، وائرس، یا پروٹوزوا (مثلا ایچ کولی )
• غیر جانبدار : نائٹریٹس، فلورائیڈ یا سختی آئنز (کیلشیم/میگنیشیم) کو خارج نہیں کر سکتا
• حل شدہ م solidsے : نمک، سلفیٹس یا کل گھلے م solidsوں (TDS) کے خلاف بے اثر

ملحقہ فلٹریشن ٹیکنالوجی کے ساتھ کمی کا سامنا کرنا

ان وقفوں کو دور کرنے کے لیے، فعال کاربن کو درج ذیل کے ساتھ جوڑیں:

1. UV پیوریفیکیشن : NSF/ANSI 55 سرٹیفائیڈ سسٹمز میں مائیکروآرگنزمز کا 99.9% تباہ کر دیتا ہے
2. معکوس اسموسس : نائٹریٹس، فلورائیڈ اور حل شدہ م solidsوں کا 94 تا 97% خارج کر دیتا ہے
3. آئن ایکسچینج رالس : بھاری دھاتوں اور پانی کی سختی کو نشانہ بناتا ہے
   انضمامی نظام کاربن کی طاقت کا فائدہ اٹھاتے ہیں جبکہ اس کی کمزوریوں کا احاطہ کرتے ہیں، مکمل آلودگی کم کرنے کے لیے۔

پانی اور ہوا کی صفائی کے نظام میں درخواستیں

کاربن کی لچک دار صلاحیت کو رہائشی، بلدیاتی، اور صنعتی صفائی کے نظام میں لازمی بنا دیتی ہے۔ آلودہ پانی اور سانس لینے والی ہوا کو مختلف ماحول میں مناسب ترتیب کے ذریعے صاف کرنے کی اس کی صلاحیت۔

ایکٹی ویٹیڈ کاربن کا استعمال کرتے ہوئے واٹر سسٹم کے مقام پر اور داخلہ کے مقام پر

زیر سینک کے فلٹر اور وہ فلٹر جو پچرز میں ہوتے ہیں، کلورین، VOCs اور نل کے پانی میں موجود بری ذائقے کی چیزوں کو ختم کرنے کے لیے فعال کاربن پر انحصار کرتے ہیں۔ جو گھر مکمل علاج کے خواہاں ہیں، وہ تمام گھر کے نظام کو سنبھال لیتے ہیں جو جائیداد میں آنے والے تمام پانی کو سنبھال لیتا ہے۔ کچھ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ یہ تمام گھر میں پیسٹی سائیڈ اور ہربی سائیڈ کی سطح کو 95 فیصد تک کم کر سکتا ہے۔ جب بات اچھے پانی کے بہاؤ کی جگہوں کی ہو تو، کاربن بلاک فلٹرز کام کرنے میں بہتر ثابت ہوتے ہیں۔ وہ دونوں طریقوں، مکینیکل اسکریننگ اور کیمیائی اڈسروبشن کے طریقہ کار کو ملاتے ہیں، نصف مائیکرون کے برابر چھوٹے ذرات کو پکڑ لیتے ہیں۔ بہت سے گھر کے مالکان کو یہ مجموعی طریقہ کار انہیں دباؤ یا بہاؤ کی شرح کے بغیر صاف پانی دینے کا احساس دلاتا ہے۔

گھریلو فلٹرز، بلدیہ کے علاج، اور صنعتی عمل میں انضمام

شہروں میں پانی کے علاج کے پلانٹ ہر روز بڑی مقدار میں پانی کو پرکر کے انچار کوئلہ کے بستر کا استعمال کر کے پرکر لیتے ہیں، عموماً وسیع علاج کے طریقوں کے اندر۔ بہت سی صنعتی کارروائیاں بھی ان کوئلہ کے نظام کا سہارا لیتی ہیں جب وہ فضلہ پانی کی ضروریات کا سامنا کر رہی ہوتی ہیں۔ تیل کی تیاری کے کارخانوں میں عموماً کوئلہ فلٹریشن کو اوزون علاج کے طریقوں کے ساتھ ملاتے ہیں تاکہ سخت تیلی مادہ کا مقابلہ کیا جا سکے۔ اسی طرح سیمی کنڈکٹر فیکٹریوں کو اپنے عمل کے لیے بہت صاف پانی کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے وہ خصوصی تیزکار کوئلہ نظاموں سے گزار کر اپنی مہنگی مشینری کو بلا تعطل چلانے کی کوشش کرتے ہیں تاکہ جمع ہونے کے مسائل نہ ہوں۔

ہوا کی صفائی: HVAC نظام، سانس لینے والے آلات، اور کمرشل سکرابرز

کثیر عصر حاضر کے HVAC نظام میں فعال کاربن فلٹرز شامل ہوتے ہیں جو فارملڈیہائیڈ اور نائٹروجن آکسائیڈس جیسی نقصان دہ چیزوں کو اندر کے ماحول کی ہوا سے ہٹانے میں مدد کرتے ہیں۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ یہ فلٹرز خاص طور پر تعلیمی اداروں اور ہسپتالوں جیسی جگہوں پر UV لائٹ ٹیکنالوجی کے ساتھ مل کر بہتر کام کرتے ہیں، کچھ رپورٹس کے مطابق ماحول میں تیرتے جراثیم کو 60 سے لے کر 80 فیصد تک کم کر دیتے ہیں۔ کچھ صنعتوں میں کام کرنے والے ملازمین خطرناک محلل بخارات سے بچنے کے لیے کاربن کی تہہ والے ریسپیریٹرز پہنتے ہیں۔ اسی طرح، بڑے کارخانوں میں زیادہ تر کاربن پر مبنی سکربرز لگائے جاتے ہیں تاکہ کچرا جلانے والے وں سے نکلنے والے پارے کو روکا جا سکے، جس سے ماحول میں زہریلے مادوں کے فرار کو روکنے میں مدد ملتی ہے۔

کارکردگی کی بہتری: کلیدی عوامل اور بہترین طریقہ کار

فلٹر لائف اسپین، کنٹیکٹ ٹائم، اور واٹر سسٹم میں فلو ریٹ

بہترین نتائج اس وقت حاصل ہوتے ہیں جب پانی 2 سے 5 منٹ تک فعال کاربن کے ساتھ رابطے میں رہے، جو کلورین اور ان پریشان کن VOCs کو ختم کرنے کے لیے کافی وقت فراہم کرتا ہے۔ اگر پانی بہت تیزی سے گزرے، مثال کے طور پر فی منٹ 1.5 گیلن سے زیادہ کی رفتار سے، تو چیزیں تیزی سے خراب ہونا شروع ہو جاتی ہیں۔ واٹر کوالٹی ایسوسی ایشن کی 2023 کی رپورٹ میں پایا گیا کہ ان زیادہ رفتاروں پر VOCs کے مقابلے میں 18% سے 22% تک مؤثریت کھو جاتی ہے۔ زیادہ تر گھریلو GAC فلٹرز کو 6 سے 9 ماہ بعد تبدیل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن موٹے کاربن بلاک والے ورژن زیادہ دیر تک چلتے ہیں، عام طور پر 8 سے 12 ماہ تک، کیونکہ ان میں بندش کم ہوتی ہے اور ان کے اندر چینلز آہستہ آہستہ بننے لگتے ہیں۔

درجہ حرارت، نمی اور ماحولیاتی حالات کا اثر

86°F (30°C) سے زیادہ درجہ حرارت سے 12 تا 15 فیصد تک سطحی انتشار کی صلاحیت میں کمی واقع ہوتی ہے، خصوصاً پانی میں کیڑے مار دواوں کو ختم کرنے پر اس کا اثر پڑتا ہے۔ ہوا کی فلٹریشن میں، 60 فیصد سے زیادہ نمی کی وجہ سے ایکٹی ویٹیڈ کاربن فائبر (ACF) میں فارملڈیہائیڈ کی سطحی انتشار کی کارکردگی 20 تا 25 فیصد تک کم ہوجاتی ہے، البتہ کوئلے کی بنی ہوئی کاربن نمی والی حالت میں بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہے، جیسا کہ دکھایا گیا ہے محیطی سائنس اور ٹیکنالوجی (2022).

منتخب کرنے کے اصول: سرٹیفیکیشن، مطابقت اور نظام کی تعمیر

فلٹرز کا انتخاب کریں جو مندرجہ ذیل شرائط پر پورا اتریں:

• NSF/ANSI 42 (ذائقہ/بو جیسے خصوصیات کے لیے) اور NSF/ANSI 53 (صحت سے متعلقہ آلودگیوں کے لیے)
• معیاری سیالیت (40 تا 80 psi) کے ساتھ مطابقت رکھنے والی دباؤ کی درجہ بندی
• رسوب کو سوراخوں کو بند کرنے سے روکنے کے لیے پیشگی فلٹریشن

کاربن بلاکس کو دھات کے خانوں میں لگاتے وقت گیلوانک جنگ کو روکنے کے لیے دوہرے یونینز کا استعمال کریں۔ تمام گھر کے نظام کے لیے، 10∇ x 54∇ ٹینکس کا انتخاب کریں جن میں 1.5 تا 2.0 ft³ GAC موجود ہو تاکہ بیک واش سائیکلز کے دوران 7 gpm سے کم فلو ریٹ برقرار رہے۔